1) INTRODUCION En ingeniería, la mecánica de suelos es la aplicación de las leyes de la física y las ciencias naturales a los problemas que involucran las cargas impuestas a la capa superficial de la corteza terrestre. Todas las obras de ingeniería civil se apoyan sobre el suelo de una u otra forma, y mucas de ellas, además, utilizan la tierra como elemento de construcción para terraplenes, diques y rellenos en general! por lo que, en consecuencia, su estabilidad y comportamiento funcional y est"tico estarán determinados, entre otros factores, por el desempe#o del material de asiento situado dentro de las profundidades de influencia de los esfuerzos que se generan, o por el del suelo utilizado para conformar los rellenos. $i se sobrepasan los límites de la capacidad resistente del suelo o si, a%n sin llegar a ellos, las deformaciones son considerables, se pueden producir esfuerzos secundarios en los miembros estructurales. & continuación continuación citaremos citaremos los conceptos conceptos más importantes importantes en el desarrollo desarrollo de de mecánica mecánica de suelos como lo es la teoría de resistencia al corte la cual podemos definir como el resultado de la resistencia al movimiento entre partículas.
2) ¿QUÉ ¿QUÉ ES RESISTE RESISTENCIA NCIA AL CORTE? CORTE? 'a resistencia al corte de una masa de suelo es la resistencia interna por área unitaria que dica masa ofrece para resistir la falla y el deslizamiento o lo largo de cualquier plano dentro de ella. 'a capacidad del material para resistir fuerzas que intentan causar que la estructura interna del material se contraiga contra sí misma. (o todos los suelos se comportan igual cuando se someten a un esfuerzo cortante. En los suelos arcillosos secos y arenosos compactados, la rotura tiende a ser frágil y, al alcanzar un nivel de esfuerzo, el suelo se rompe bruscamente necesitándose un esfuerzo muco menor para continuar el avance. &quí predominan predominan las fuerzas fuerzas de coesión coesión sobre el rozamiento rozamiento interno de las partículas partículas.. 'os suelos suelos arcillosos %medos y los arenosos sueltos se deforman plásticamente alcanzando un máimo que se mantiene a partir de un grado de deformación. Estos suelos se denominan plásticos y en ellos predominan las fuerzas de rozamiento interno sobre la coesión. Entre ambos se encuentran los suelos agrícolas medios, en los que las fuerzas de resistencia se deben a una combinación de coesión y rozamiento interno.
3) ¿QUE ¿QUE SON SUEL SUELOS OS NO COHE COHESIV SIVOS? OS? 'os suelos no coesivos son los formados por partículas de roca sin ninguna cementación, como la arena y la grava, son tambi"n 'lamados suelos granulares.
-Arena
'a arena es el nombre que se le da a los materiales de granos finos procedentes de la denudación de las rocas o de su trituración artificial, y cuyas partículas varían entre * mm y +.+ mm de diámetro. El origen y la eistencia de las arenas es análoga a la de las gravas- las dos suelen encontrarse untas en el mismo depósito. 'a arena de río contiene muy a menudo proporciones relativamente grandes de grava y arcilla. 'as arenas estando limpias no se contraen al secarse, no son plásticas, son muco menos compresibles que la arcilla y si se aplica una carga en su superficie, se comprimen casi de manera instantánea
-Grava 'as gravas son acumulaciones sueltas de fragmentos de rocas y que tienen más de dos milímetros de diámetro. /ado el origen, cuando son acarreadas por las aguas las gravas sufren desgaste en sus aristas y son, por lo tanto, redondeadas. 0omo material suelto suele encontrársele en los lecos, en los márgenes y en los conos de deyección de los ríos, tambi"n en mucas depresiones de terrenos rellenadas por el acarreo de los ríos y en mucos otros lugares a los cuales las gravas an sido re transportadas. 'as gravas ocupan grandes etensiones, pero casi siempre se encuentran con mayor o menor proporción de cantos rodados, arenas, limos y arcillas. $us partículas varían desde .2* cm 345) asta *.+ mm. 'a forma de las partículas de las gravas y su relativa frescura mineralógica dependen de la istoria de su formación, encontrándose variaciones desde elementos rodados a los poli"dricos.
Criteri !e "#r-C$%&' 'a ley que determina la resistencia al corte del suelo es el criterio de rotura o de plastificación del material. $e trata de un modelo matemático aproimado que relaciona la resistencia al estado de tensión actuante. En el caso de los suelos, el criterio más ampliamente utilizado es el criterio de 6or70oulomb que establece una relación entre la resistencia al corte y la tensión normal. El criterio de 6or70oulomb se basa en la ley de 0oulomb y en el criterio de rotura de 6or.
'a ley de 0oulomb determina que la resistencia al corte a lo largo de cualquier plano está dada por /onde 8s9 es la resistencia al corte, 8c9 es la coesión y 8 φ 9 el ángulo de s = c + σ.tan φ 01
fricción interna. &demás, la coesión y el ángulo de fricción interna son los parámetros de resistencia al corte del suelo seg%n este criterio de rotura y su determinación es fundamental en la determinación del empue. Esta determinación puede ser obtenida por ensayos de laboratorio, como el ensayo de corte directo y los ensayos de compresión triaial. :ueden tambi"n ser estimados a partir de ensayos de campo, o tambi"n a partir de otras características del material. Es importante mencionar que 8c9 y 8 φ 9 no son parámetros intrínsecos del suelo, son parámetros del modelo adoptado como criterio de rotura. &demás de eso, el valor de esos parámetros depende de otros factores, como tenor de umedad, velocidad y forma de carga y condiciones de drenae. Estos
valores pueden, inclusive, variar con el tiempo, lo que lleva a la conclusión de que el valor del empue tambi"n puede variar con el tiempo. Esto lleva a un análisis muco más compleo y cabe al proyectista identificar el momento en que las condiciones del problema son más desfavorables.
() Reiten*ia a% *rte !e % $e% n *#eiv 'os suelos no coesivos son representados por las arenas y piedras, son tambi"n llamados suelos granulares. 'a resistencia al corte de esos suelos se debe principalmente a la fricción entre las partículas que los componen. /e esta forma, la envolvente de resistencia puede ser epresada por-
s = σ.tan φ 02
; sea, la coesión 8 c9 es nula y el ángulo de fricción interna es el %nico parámetro de resistencia.
'os principales factores que determinan el valor del ángulo de fricción interna son-
C&+a*i!a!, es el principal factor. 0uanto mayor es la compacidad 3o menor índice de vacíos), mayor es el esfuerzo necesario para romper la estructura de las partículas y, consecuentemente, mayor el valor de 8 φ 9
Gran$%&etra, en las arenas bien graduadas las partículas menores ocupan los vacíos formados por las partículas mayores, conduciendo a una distribución más estable, con mayor resistencia. &demás de eso, las arenas más gruesas tienden a disponerse naturalmente en forma más compacta, debido al peso propio de cada partícula. Esto ace que, en general, el valor de 8 φ 9 sea un poco mayor en las arenas gruesas y piedras.
.r&a !e %a +art*$%a, partículas más redondeadas ofrecen menos resistencia que las partículas más irregulares. :or lo tanto, estas %ltimas presentan 8 φ 9 mayor.
Tenr !e #$&e!a!, la umedad del suelo tiene peque#a influencia en la resistencia de las arenas. Esto se debe al eco del agua funcionar como un lubricante en los contactos entre las partículas, disminuyendo el valor de 8 φ 9 &demás de eso, cuando la arena está parcialmente saturada, surgen tensiones capilares entre las partículas, lo que provoca que aparezca una peque#a coesión, llamada coesión aparente. :or lo tanto esta coesión desaparece cuando el suelo está saturado o seco.
